厌氧消化中的产甲烷菌研究进展

在厌氧消化过程中,通过控制产甲烷菌的活动可显著提高厌氧消化效率。文章介绍了厌氧消化中产甲烷菌的生理生化特征及代谢途径,综述了微量元素、硫酸盐、pH值、氧化还原电位等显著影响因子对产甲烷菌活动和甲烷产量的影响。     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值。甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值。分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述。     

围垦植稻对崇明东滩湿地产甲烷微生物的影响

滨海湿地是CH4排放的重要自然源,受人类活动的影响较为强烈。本研究选择长江入海口崇明东滩自然湿地(光滩湿地和芦苇湿地)为对照,以空间代替时间变化,比较研究不同围垦年限(27、51、86年)的稻田耕作土壤产甲烷速率演替规律及其微生物数量变异特征。结果表明,围垦稻田的产甲烷速率平均值为13.8ngCH4 g-1 d-1,是自然滩涂湿地的3.3倍,且随着围垦年限增加而显著增加。围垦稻田中产甲烷菌的mcrA基因拷贝数为1.101×108~1.443×108copies g-1,也随围垦年限增长而增加,比光滩湿地中的基因拷贝数高出一个数量级。光滩湿地产甲烷菌的相对丰度显著低于芦苇湿地和围垦稻田,围垦稻田中相对丰度值随围垦年限增长而显著增加。其中,H2/CO2营养型产甲烷菌的相对丰度随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平增加,而甲基营养型产甲烷菌的相对丰度在光滩中最高,随内陆方向和围垦年限增长而数量级水平减小。各采样点中的乙酸营养型产甲烷菌相对丰度同处于一个数量级,其在3个围垦稻田中没有显著差异。相关性分析表明,产甲烷速率与H2/CO2营养型产甲烷菌丰度值呈显著正相关,而与甲基营养型产甲烷菌呈显著负相关。因此,围垦种稻的熟土作用促进了滨海湿地甲烷产生过程,H2/CO2营养型产甲烷菌数量的大幅增加是产甲烷速率升高的主控因素之一。     

Microbial diversity and multidimensional interactions in the rice ecosystem

The sustainability of rice production systems globally is intricately related to the chemistry, physics and biology of rice soils – with basic properties differing considerably in wet/dry land soils, tropical/temperate areas or even with the soil surface or rhizosphere niche of the field. Rice fields represent unique aqua-terrestrial ecosystems in which the tremendous diversity of soil microbes, soil fauna and plants – ranging in function from nitrogen fixers, nitrifiers, methanogens, methane oxidizers, phosphate-dissolving microbes, sulfur oxidizers to catabolizers of pesticides is observed. This diversity is inclusive of bacteria, cyanobacteria, archaea, planctomycetes and β-proteobacteria, besides the increasing members of endophytes associated. The complexity and dynamic nature of this ecosystem requires in-depth investigations of the tripartite interactions among plants, microbes and the soil–water environment. This needs to be complemented with studies on the ecological compartmentalization due to diffusion gradients of nutrients and gases, which is of extreme significance in the current scenario of problems associated with greenhouse gas emissions from agricultural areas, especially rice paddies. This article provides an overview of the interactions between the microflora and crop, with emphasis on nutrient transformations in the rhizosphere, so as to develop effective and efficient environmentally sustainable strategies for this crop.     

高效液相色谱法研究瘤胃甲烷菌共存对厌氧真菌代谢产生有机酸特性的影响

本试验旨在利用建立的高效液相色谱法研究瘤胃甲烷菌共存对厌氧真菌代谢产有机酸特性的影响。根据6种有机酸的化学特性确定紫外检测波长、缓冲液浓度、p H、流速、柱温和进样量等液相色谱条件;利用建立的高效液相色谱法检测厌氧真菌纯培养及厌氧真菌与甲烷菌共培养上清液中6种有机酸的含量。结果表明,高效液相色谱采用的条件为:5 mmol/L磷酸二氢钾-磷酸缓冲液(p H=2.4)作为流动相,流速为0.5 m L/min,柱温25℃,进样量为20μL,214 nm波长检测。6种有机酸能够在30 min内得到良好分离。各种有机酸的线性相关系数均大于0.999,检测限为0.20~1.00μmol/L,定量限为0.667~3.333μmol/L,回收率为92.17%~101.61%。甲烷菌共存影响了厌氧真菌的代谢产物。厌氧真菌利用葡萄糖的主要水溶性代谢产物为甲酸、乳酸、乙酸,以及微量琥珀酸、柠檬酸、α-酮戊二酸及乙醇;甲烷菌共存显著降低了上清液中甲酸和乳酸的含量(P0.05),显著增加了乙酸含量(P0.05)。综上,本试验利用建立的高效液相色谱法可快捷、灵敏、有效地检测厌氧真菌代谢葡萄糖产生的6种有机酸的含量,并发现甲烷菌共存显著促进了厌氧真菌氢化酶体对碳水化合物的代谢。     

厌氧消化过程中甲烷菌的无机营养需求

厌氧消化过程缺乏无机营养元素所产生的不利影响比对好氧处理过程要大。厌氧发酵的甲烷发酵阶段对无机营养的缺乏更为敏感。一般说缺乏无机营养元素主要指微量金属元素。本文综述迄今有关甲烷菌无机营养需求方面的重要研究成果。特别强调发现Ｎｉ是甲烷菌必要的营养元素。研究结果表明，甲烷菌对Ｓ和Ｆｅ的需要量也比过去所认为的要多。补充甲烷菌所需的必要无机营养元素，主要是微量金属元素，是提高厌氧消化效率的重要途径。     

芦苇塘处理城市污水中的产甲烷细菌研究

城市所排放的工业污水中含有一定数量的氯苯、酚等芳香化合物，本项目研究了利用芦苇塘处理城市污水系统中土壤里的产甲烷细菌的分布和优势产甲烷细菌的分离及其耐受芳香化合物的能力。结果表明，不同处理的产甲烷细菌的数量都较低，大约在１０＾１～１０＾２个／克湿土，不同层次的产甲烷细菌的数量大部分呈现出ａ层小于ｂ层和ｃ层，处理高于对照。利用Ｈｕｎｇａｔｅ厌氧技术所分离的产甲烷细菌菌株有两个：甲烷八叠球菌和甲烷杆菌     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值.甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用.环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值.分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述.     

精对苯二甲酸生产废水厌氧处理微生物特性的研究

本文对进水经预处理及未经预处理的上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理精对苯二甲酸(PTA)废水过程中的主要微生物类群(产甲烷菌群,脱氮菌及脱硫菌)的消长规律,污泥特性及其优势产甲烷菌演变及与工艺的关系进行了研究。对对苯二甲酸(TA)厌氧降解菌进行了初探.     

山羊瘤胃产甲烷古菌多样性及与其他动物瘤胃的比较

旨在研究山羊瘤胃产甲烷古菌的多样性并与其他动物瘤胃进行比较。采用产甲烷菌特异性引物Met86F/Met1340R研究山羊瘤胃产甲烷古菌16SrRNA基因的多样性,随机挑选100个克隆进行序列分析。结果表明,所有克隆经限制性内切酶酶切后共获得16个OTU,绝大多数为甲烷短杆菌,其中与甲烷短杆菌菌株AK-87、ZA-10、OCP、SM9和30Y序列最相近的克隆数分别为58%、19%、7%、2%和2%,还有与Methanosphaera stadtmanae(1%)、Methanobacterium aarhusense(2%)、Aciduliprofundum boonei(3%)、Methanobrevibacter sp.AK-87(4%)和Methanobrevibactersp.1Y(2%)等相似的古菌序列。将研究结果与已经报道的关于牛和绵羊瘤胃产甲烷菌多样性比较,发现不同PCR引物可检测出不同菌群结构,而饲料类型、动物种类可影响瘤胃产甲烷菌的菌群结构。